بنى النقل بين المسجلات
المسجلات:
هي مجموعة من وحدات التخزين الثنائية و المكونة من قلابات منظمة بطريقة منطقية.
على فرض أن المسجل يمثل بالصندوق التالي:
هذه البنية تحوي مداخل بطول n بت [in] ومخارج بطول n بت [out] ومدخل لبضات الساعة [CLK] ومدخل لتمكين الكتابة على المسجل [Load].
تستعمل نبضات الساعة من أجل كل عملية قراءة أو كتابة على المسجل حيث تقوم بتنظيم عمل المسجل. بنى النقل بين المسجلات [Register Transfer Structures]:>== النقل المعتمد على الناخب: وفيه تكون مداخل المسجلات متصلة إلى عدة مصادر بواسطة الناخب النقل المعتمد على ممر:هنا تكون مداخل المسجلات متصلة إلى ممر وحيد مقاد بواسطة ناخب. النقل المعتمد على الممر ثلاثي الحالة:تكون مداخل ومخارج المسجلات متصلة إلى ممر وحيد بواسطة مشغل ثلاثي الحالة. بنى نقل أخرى>يتم استخدام عدة نواخب وعدة ممرات وخليط من كل ماسبق. النقل المعتمد على الناخب: تكون النواخب متصلة إلى مداخل المسجل لتوليد بنية نقل سهلة.(ملاحظة: تم تجاهل الساعة من أجل التوضيح). عمليات النقل الممكنة:
K1: R1 ==> R0
K1' + K2: R2 ==> R0
عندما نريد الكتابة من R1 إلى R0 فعند جعل K1 = 1 فسيتم اختيار المسجل R1 من على دخل الناخب وسيتم تفعيل الطرف Load للمسجل R0 المتصل إلى خرج بوابة OR وهنا لن يؤثر K2.
وعندما نريد الكتابة من R2 إلى R0 فعند جعل K1 = 0, K2 = 1 فسيتم اختيار المسجل R2 من على دخل الناخب وسيتم تفعيل الطرف Load للمسجل R0 المتصل إلى خرج بوابة OR وهنا يجب أن تكون K2 = 1.
n هنا تمثل ممر لأكثر من خط على حسب مداخل ومخارج المسجلات. النواخب في الشكل التالي متصلة إلى مداخل كل مسجل لتحقق بنية سهلة والخطوط L0, L1, L2 تمكن المسجلات من كتابة البيانات من على دخلها أما الخطوط S0, S1, S2 تختار أحد مدخلي الناخب لتمريره إلى خرج الناخب والمتصل مع دخل المسجل.
هنا النقل يكون من وإلى كافة المسجلات ويمكن أن تحدث عمليتين على التفرع في نفس الوقت كالكتابة إلى المسجلين R0, R1 من المسجل R2 وذلك بجعل الخطوط كالتالي:
S0 = 1, S1 = 1, S2 = X, L0 = 1, L1 = 1, L2 = 0
يمكن إجراء أكثر من عملية قراءة وكتابة في نفس الوقت بهذه البنية إلا أن لها تكلفة مرتفعة لكنها تمتاز بأنها بسيطة. فعلى سبيل المثال إذا كان هناك مسجل رابع وليكن R3 فبالإمكان الكتابة من المسجل الأول إلى الرابع والقراءة من المسجل الثاني في الثالث إلا أن مداخل النواخب ستصبح ثلاثة مداخل وهي بحاجة إلى خط تحكم إضافي.
تكون النواخب متصلة إلى مداخل المسجل لتوليد بنية نقل سهلة.(ملاحظة: تم تجاهل الساعة من أجل التوضيح).
في هذا النوع يوجد ممر دخل واحد مقاد بواسطة ناخب لكنه يقلل من عمليات النقل الممكنة والشكل التالي يوضح هذه البنية:
الناخب له مدخلي تحكم لأنه يختار مدخل من بين ثلاثة مداخل ونلاحظ بأن هناك ممر بين كل مسجل وبين دخل كل ناخب لكن هناك ممر وحيد على دخل كل المسجلات، وعندما نريد نقل معطيات من مسجل إلى آخر نقوم بالقراءة من المسجل المصدر وتفعيل خرج الناخب المتصل بهذا المسجل ومن ثم تفعيل إشارة الكتابة على المسجل الهدف.
فعلى سبيل المثال عند الكتابة على المسجل R1 من المسجل R2 نقوم بما يلي:
نقرأ المعلومات من خرج R2 ونعطي إشارة التحكم التالية للناخب S1 = 1, S0 = 0 وبذلك يتم تمرير خرج المسجل R2 إلى الممر المتصل بدخل المسجل R1 وبقي أن نفعل الكتابة على المسجل R1 بجعل L1 = 1.
هنا عملية الكتابة على عدة مسجلات من مسجل واحد فقط من الممكن أن تحدث.
في هذه الطريقة يتم استبدال المداخل الثلاثة للناخب في الحالة السابقة بثلاثة عوازل ثلاثية الحالة [3-state buffers] لكن هنا أيضاً عمليات النقل لا زالت محدودة.
يجب تفعيل أحد العوازل ثلاثية الحالة فقط حتى تكون بيانات مسجل وحيد متوفرة على الممر ويتم تفعيل العازل ثلاثي الحالة بإعطاء قطب التحكم الخاص به 1 منطقي، فعندما تكون E0 = 1 تكون بيانات المسجل الأول على الممر ويمكن لأي مسجل كتابة هذه البيانات بتفعيل القطب الخاص بالكتابة عليه وهنا عملية الكتابة على عدة مسجلات من مسجل واحد فقط من الممكن أن تحدث.
إن الأنظمة السريعة تتطلب حدوث العمليات على التوازي في نفس نبضة الساعة الواحدة لكن العمليات على التوازي تتطلب مصادر أكثر لنقل البيانات. لذلك: تم استخدام عدة ممرات تم استعمال نواخب لاختيار دخل المصدر. تم استعمال عازلان ثلاثيا الحالة عند خرج كل مسجل لتحديد الممر الذي سيخرج المسجل بياناته عليه [E0a, E0b].
هذه الطريقة تتطلب عتاد صلب أكثر أي أنها بحاجة إلى تكلفة عالية إلا أنها تمتاز بأداء مرتفع إلا أنها تتميز عن الطريقة الأولى بأنها اختصرت من عدد الممرات حيث في الطريقة الأولى عدد الممرات هو نفس عدد المسجلات بينما في هذه الطريقة عدد الممرات يساوي عدد العمليات وهنا عمليتين.[الكتابة من مسجلين إلى مسجلين في حال وجود أربع مسجلات]، كما تمتاز هذه الطريقة عن الطريقتين السابقتين بأنها تتغلب على محدودية العمليات في نبضة الساعة الواحدة.